17日，格蘭富聯(lián)合國際水務(wù)智庫(GWI)在北京發(fā)布了一份涵蓋中國水資源利用、污染治理及可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)容的白皮書——《水美中國：共譜水與能源同美共生的可持續(xù)新未來白皮書》。
本文節(jié)選白皮書關(guān)于城鎮(zhèn)污水管理的部分內(nèi)容，以饗讀者!
如何妥善且高效地處理城市污水，已成為當(dāng)前中國城市化進(jìn)程中各界關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一。
據(jù)《2015年全國環(huán)境統(tǒng)計公報》數(shù)據(jù)顯示，2015年全國直接排放至自然環(huán)境中的污水總量(含處理和未處理污水)高達(dá)735.3億立方米/年，相當(dāng)于黃河的年徑流總量。巨大的污水排放量不僅需要城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)達(dá)到同等或更大的處理規(guī)模、并配以足以將污水水質(zhì)處理至排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理技術(shù)，同時也對配套污水管網(wǎng)系統(tǒng)的收集、分類和排放效率提出了相當(dāng)高的要求。在多輪政策的相繼驅(qū)動下，中國的城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)正在向具有更高效率、更高質(zhì)量的精細(xì)化模式轉(zhuǎn)變。
一、城鎮(zhèn)污水管理的困境與挑戰(zhàn)
如果將污水處理廠比作城市污水系統(tǒng)的“器官”，那么污水管網(wǎng)便是城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)的“血脈”所在，二者共同支撐城鎮(zhèn)污水的處理和運(yùn)輸，缺一不可。
據(jù)全國城鎮(zhèn)污水處理管理信息系統(tǒng)統(tǒng)計，在2007年至2017年間，中國的污水處理量從176.5億噸增加至569.8億噸，實現(xiàn)了逾三倍的驚人增長。然而，與全國范圍內(nèi)的污水排放總量相比，這一處理規(guī)模仍然有所不足。不僅如此，現(xiàn)有污水廠的低效運(yùn)行和空置等現(xiàn)象對實際污水處理能力的削弱，使污水處理規(guī)模的進(jìn)一步提升愈發(fā)緊迫。
除污水處理廠之外，所配套的污水管網(wǎng)的“數(shù)量”和“質(zhì)量”也存在部分問題亟待解決，如新建管網(wǎng)鋪設(shè)長度不足、已建管網(wǎng)雨水和污水混接現(xiàn)象嚴(yán)重、以及因管網(wǎng)材質(zhì)差和維護(hù)不力等原因造成的管道破損等問題。
總體而言，目前城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)大致面臨以下挑戰(zhàn)：
挑戰(zhàn)一，城市合流制下水道溢流污染嚴(yán)重
暴雨天氣下合流制污水溢流所產(chǎn)生的污染，將街道和農(nóng)田的營養(yǎng)物和沉積物以及農(nóng)藥和重金屬等其他污染物帶入水體。國際上許多國家面臨著這個困境，中國也已將這點(diǎn)確定為水環(huán)境的一大挑戰(zhàn)。2017年，中國分流制排水管網(wǎng)長度為265,513公里，合流制排水管網(wǎng)總長度為111,149公里。管網(wǎng)系統(tǒng)的改造和升級依然任重而道遠(yuǎn)。
根據(jù)十三五規(guī)劃，2016年到2020年，中國預(yù)計將新建和鋪設(shè)125,933公里的排水管道。
挑戰(zhàn)二，污水收集率低導(dǎo)致未處理污水直排入自然水體
城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的不完整覆蓋、不健全收集以及管理上的疏忽，導(dǎo)致原本應(yīng)納管入污水系統(tǒng)的污水未經(jīng)處理就直接排放入地表水體中，給社區(qū)帶來嚴(yán)重的環(huán)境和健康風(fēng)險。
據(jù)國際水務(wù)智庫(GWI)研究數(shù)據(jù)顯示，2016年中國的城鎮(zhèn)污水收集率僅為56.6%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平——美國污水收集率為78.2%、英國為85.8%、新加坡則為100%。常見的污水直排包含沿河的生活污水、垃圾滲濾液、及各種道路清掃污水經(jīng)雨水收集口而排入雨水管道從而進(jìn)入地表水體，是造成水體污染的重要原因。
挑戰(zhàn)三，管網(wǎng)破損造成地下水等外水入滲
在高地下水位的地區(qū)，由于污水管網(wǎng)埋設(shè)在地下水中，老舊的管道系統(tǒng)因斷裂、破損和塌陷等問題，會使地下水從破裂口直接滲入污水管道內(nèi)部，而引起污水稀釋使潮濕天氣條件下合流排水系統(tǒng)的流量明顯上升。這一問題不僅增加了污水處理廠的能源消耗，同時也可能對污泥管理過程中的處理效率和能量回收產(chǎn)生不利影響。
據(jù)《2015城鎮(zhèn)排水統(tǒng)計年鑒》所統(tǒng)計的約2,600家污水處理廠數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)年城鎮(zhèn)污水廠進(jìn)水的平均化學(xué)需氧量(COD)濃度為255毫克/升左右。而其中近20%的污水處理廠的進(jìn)水COD水平卻低于150毫克/升。
這一矛盾顯示，目前中國的城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)中地下水入滲現(xiàn)象依然嚴(yán)重，排水管道的漏損排查和老舊替換非常重要。低水平的有機(jī)化合物除了影響處理效率外，同時也是污泥管理厭氧消化過程中沼氣產(chǎn)氣速率低的主要原因。與此同時，因管網(wǎng)漏損造成的污水直排也會對附近的地下水造成污染。
挑戰(zhàn)四，污水廠進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜、處理效率低
除了以上城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)存在的三大挑戰(zhàn)外，污水處理廠也面臨進(jìn)水水質(zhì)復(fù)雜、污水處理效率低，出水水質(zhì)有待提高等問題。
目前，中國的城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)系統(tǒng)除了接受主要的生活污水外，同時還接收部分工業(yè)廢水、垃圾滲濾液、初期雨水、以及其他非生活污水。這一污水收集來源不明確的問題，致使城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)的進(jìn)水成分相當(dāng)復(fù)雜，其中可能含有易干擾市政污水處理廠運(yùn)行的污染物，如難降解有機(jī)物、重金屬等有毒有害物質(zhì)。
僅依賴于城鎮(zhèn)污水廠的生物處理技術(shù)較難將這些污染物去除，不僅大幅增加了污水處理設(shè)施的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，同時導(dǎo)致一些有毒有害成分大量殘余在污水處理過程中所產(chǎn)生的污泥中，進(jìn)一步增加污泥處置和管理的困難。
二、未來技術(shù)和管理發(fā)展趨勢
趨勢一，污水系統(tǒng)廠網(wǎng)一體化
過去，污水處理廠通常與污水管網(wǎng)分開建設(shè)、分開管理，規(guī)劃的不周密導(dǎo)致許多污水處理廠的處理量不到其最大處理能力的一半。
在政府政策的支持下，將污水處理廠和配套管網(wǎng)捆綁在一起的“廠網(wǎng)一體化”項目越來越普遍，具有相當(dāng)大的項目規(guī)模和投資額。然而，由于管道建設(shè)和維護(hù)成本高，勢必需要適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險分擔(dān)和定價機(jī)制。
物理集成是一方面，改善排水管網(wǎng)系統(tǒng)和污水處理廠運(yùn)營部門之間的信息溝通和及時反饋也同樣重要。
趨勢二，排水系統(tǒng)智能化
采用智能化的軟件系統(tǒng)對城市雨水和污水排水系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，最早在歐洲和美國等發(fā)達(dá)國家開始流行，如今在中國也日益受到關(guān)注。智能化的管理系統(tǒng)不僅可以提高污水廠的運(yùn)行效率，還可以通過有效的能耗控制成本。
一般地，智能系統(tǒng)在污水收集管道中主要通過安裝傳感器對各項指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，然后將數(shù)據(jù)傳回中央指揮中心進(jìn)行分析、同時提出解決方案。
比如在某些情況下，當(dāng)流量達(dá)到峰值或過量時，中央控制系統(tǒng)能夠通過智能化的分析決定應(yīng)打開或關(guān)閉哪些閘門，重新引導(dǎo)污水流。
趨勢三，管理標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)化
“美麗中國”目標(biāo)的實現(xiàn)對污水處理廠的運(yùn)營提出了更高的挑戰(zhàn)，不僅反應(yīng)在日益趨嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)上，也體現(xiàn)在不斷提高的監(jiān)管要求上。
在城鎮(zhèn)污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)上，已經(jīng)從一級B、一級A，逐漸向地表準(zhǔn)四類、四類水體、甚至是三類水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提升;在監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)上，污水處理廠運(yùn)營數(shù)據(jù)的公開機(jī)制以及2016年推行的中央環(huán)保督察機(jī)制，使得監(jiān)管體系形成了全流程、全天候、全社會的標(biāo)準(zhǔn)，更加促進(jìn)了城鎮(zhèn)污水處理的質(zhì)效提升。
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